摘要：作为电力系统的重要组成的继电保护二次设备，其运行状态对电气系统能否正常运行有着直接影响，因此要重点保护继电保护二次回路的正常运行。针对于继电保护二次设备，其大多是小电流、小电压的，而且非常容易受到外界因素的影响。本文将对继电保护二次设备可能干扰源进行分析并提出有效的措施阻止其产生的干扰。
关键词：变电站；二次回路；抗干扰
变电站中的二次回路处在一个强电磁环境中，近年来电网内已有多起因变电站二次回路受到干扰而导致开关无故障跳闸事故发生，严重影响了电力系统的安全可靠运行。因此，研究变电站二次回路抗干扰问题，对于促进电网安全稳定运行具有重要的现实意义。
1继电保护二次回路运行原理
继电保护二次回路主要由采集回路，控制回路和电源回路构成。采集回路一般通过电流电压互感器将高压电力设施的电流，电压，频率等电气表征量通过合理的二次回路连接到控制回路保护装置，保护装置对采集到的参量进行分析，比较，核算以确保电力设备的稳定运行并能及时的切除设备故障。变电站重要保护装置一般置于集控中心，大量的传输回路、二次线缆须长距离或暴露在高温管道附近等不利环境中，因此对于继电保护二次回路抗干扰能力提出较高的要求。
2二次回路干扰信号的来源
电力系统的二次系统是由二次电缆和二次设备组成的。二次回路的干扰信号主要来源于一次回路或二次回路本身，也可以来源于雷电波及无线电信号。
2.1一次回路中的干扰
（1）由于电气设备、导线及电缆间均存在大小不等的分布电容的静电耦合，包括一次母线对二次电缆间的静电耦合及互感器一、二次绕组间的静电耦合；
（2）由于导体周围都存在磁场，与其它导体间存在互感产生的电磁耦合，包括一次母线和二次电缆以及互感器一、二次绕组间的电磁耦合，当一次出现扰动或暂态过程时，会通过电磁耦合传递给二次侧，对二次回路形成干扰；
（3）当一次系统发生接地短路或避雷器动作时，都会有大电流流入变电所的接地网，接地网中的电位差将会对二次回路产生干扰。
2.2二次回路自身产生的干扰
二次回路回路中最为严重的干扰来源于二次回路开断继电器及断路器分、合闸线圈等电感元件。电感元件在接通或断开电源时将产生暂态干扰电压，其幅值与电感元件的工作电压、工作电流、电感量大小及相应的回路参数有关。在直流系统中接有中间继电器时，如果没有采取相应的抗干扰措施，切断该继电器的电感电流将产生数千伏的干扰电压。
如果在二次回路设计施工中将强弱电、动力电缆与控制电缆、直流电缆与交流电缆分开，则他们相互之间将产生干扰。
二次设备均由直流电源提供工作电源，直流电源将对保护装置与二次回路产生干扰。如由于直流电源滤波不良产生的纹波，也可能是在相邻回路上发生故障与切除故障，或因其它人为原因产生的短时电源中断与恢复。在大型高压变电站，直流回路对地电容很大，控制回路的操作将引起直流回路的暂态变化，这种变化将在保护装置等微电子设备内部逻辑回路的电位发生畸变，从而造成逻辑功能紊乱，严重时可以造成误发信号或误跳闸。
2.3无线电信号的干扰
无线电对二次回路的干扰除来源于通信设备发射的高频电磁信号外，还有高压电气设备的电晕放电及电弧放电等。对来自一次设备的无线电干扰，通常可通过对设备发射的无线电干扰水平的限制或通过电磁屏蔽措施有效地预防。目前，无线电干扰对二次设备构成威胁的主要来自无线电对讲机及手机等通讯设备。
这些干扰可能对电力系统的正常运行产生影响，轻则引起二次系统及设备的运行稳定性，重则会导致保护误动作，造成停电，甚至会形成更大的事故。
3 继电保护二次回路抗干扰的意义
继电保护性能的可靠性和稳定性直接关乎整个电网的安全运行，电气设备出现故障问题的大半原因是因为继电保护二次回路的故障，继电保护二次回路的崩溃会引致电力系统运行崩溃甚至瘫痪，这样给电力系统带来的经济损失是巨大的，对于社会正常生产和生活造成极为严重的影响。作为电力系统的重要组成部分，继电保护装置的健康状态直接关系着整个电力系统的正常运行，以目前的统计数据来看，二次回路的干扰是继电保护装置最大的故障，所以研究继电保护二次回路抗干扰显得尤为重要。
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4继电保护二次回路抗干扰防范措施
4.1静电耦合的预防
抑制静电耦合产生的干扰，可以通过增大耦合阻抗、应用屏蔽电缆，合理选择二次设备等方法加以预防。
（1）减小二次电缆与母线平行布置的长度，合理布置干扰源与被干扰回路的相对位置。通过加大一次设备与二次电缆的空间距离，减小两者之间的分布电容，增加耦合阻抗。
（2）在二次回路适当地点，如保护装置直流的电源入口、交流电流电压互感器二次回路接入保护前增加抗干扰电容，可明显增加抗干扰能力。
（3）按《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》规定，变电所出口中间继电器动作电压在（55%～70%）Ue之间。两外保护采用220kV的强电开入代替24V的弱电开入，也可以增强抗干扰能力。
（4）采用屏蔽电缆，并将屏蔽层与地网可靠连接，可对静电干扰、电磁干扰及高频干扰起到有效的抑制作用。当然采用屏蔽电缆的抗干扰效果与屏蔽层使用的材料、制作工艺，接地方式等有关。屏蔽电缆除了对静电干扰有较好的抑制作用外，对电磁干扰和高频干扰也有很好的抑制作用。
（5）充分利用变电所中的自然屏蔽物可以进一步提高抗静电干扰能力，如电缆隧道和电缆沟盖板中的钢筋、各种金属构件、建筑物中的钢筋等，都是良好的自然屏蔽物，只需在施工中注意将它们与变电所接地网连接起来就可形成良好的静电屏蔽。
4.2降低电磁感应影响
电磁场对二次回路的干扰相对较严重，因为电磁感应现象会影响到继电保护装置的安全稳定特性，所以减小电磁场的干扰的主要方法是将二次回路过程产生的干扰电压降低。一般可选用适合的材料，制作出绝缘性能良好的物体，在受到干扰的设备之间安装该装置，是电磁感应降低，而影响二次回路受到的干扰。此外，通过利用其具有磁性的特点，加入屏蔽材料，达到抗干扰的效果。
2.3二次回路接地的防止
可通过敷设接地铜线的方式进行接地保护。由于线路中的同轴电缆只在一端接地，会产生一定的暂态高压，可通过隔离的方式进行处理。高电压会造成收发及损坏，影响其正常的运作。开关场中的高频同轴电缆以两端接地的方式与接地铜导线接地，保证了线路正常运行。在屏蔽高频电缆时，可使用多股铜线进行接地，控制场及开关室中的电压差及电压降存在，应在电缆附近铺设100mm2的接地铜线，降低电压差及电压降。接地铜线应与地网及控制室的电缆层相互连接，与保护屏一同工作。地网与滤波器接地点应相互连接。
4.4 按规程及反措要求合理改良接线
操作断路器断开跳/合闸线圈电流，断开继电器线圈电源的瞬间产生反电势，在接点断开瞬间有冒火，对弱电回路产生频谱较宽的高频干扰，这种干扰能量很大，会损坏弱电回路的元器件/逆变电源等，引起弱电回路逻缉混乱因此弱信号导线不与强电导线共用一根电缆。同时为防止造成相互干扰，或电缆芯绝缘下降造成短路，使交流电压传入直流回路，烧坏设备的电源模块或输入部件等；交直流回路不共用同一根电缆。
4.5微机保护装置的抗干扰
微机保护装置的抗干扰应保证具有一定的抗扰度，在选型时应当尽量选择抗扰度高的微机保护装置。微机保护的抗扰度主要指装置的各端口能承受的干扰级别，这些端口包括电源端口、输入端口、输出端口、通信端口、外壳端口和功能接地端口等。一般考虑端口的传导干扰、快速瞬变、IMHz脉冲群、浪涌、静电放电、直流中断和工频干扰等的抗扰度要求。
5结束语
继电保护二次回路抗干扰措施是一项十分重要的工作，深入开展二次回路抗干扰措施的研究，对电网安全稳定运行有着重要的现实意义。针对二次回路实际运行存在的干扰问题，采取相应的抑制措施，实践证明能有效提高继电保护装置等二次设备的可靠性。
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论文作者:李斌,李瑞荣,马超,刘建国,李茂胜
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
标签：回路论文; 干扰论文; 抗干扰论文; 电缆论文; 继电保护论文; 电压论文; 设备论文; 《电力设备》2018年第32期论文;